Radiative heat transfer modeling of cavities with inhomogeneous participating media using monte carlo ray tracing method
Homojen olmayan gaz karışımı içeren kavitelerin ışınımla ısı transferinin monte carlo ışın takibi yöntemi ile modellenmesi
- Tez No: 716678
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Homojen olmayan katılımcı ortam içeren üç boyutlu karmaşık geometrilerdeki ışınımsal ısı transferini çözmek için Monte Carlo ışın izleme yöntemi geliştirilmiştir. Çalışma, Monte carlo yönteminin görüş faktör hesaplamaları, yüzeyden yüzeye ısı değişim problemleri, gri ve gri olmayan katılımcı ortam analizlerine yönelik uygulamarını kapsamaktadır. İlk olarak, mevcut yöntem değişken yükseklik-yarıçap oranlarına sahip basit bir silindirik mahfazanın görüş faktörünün hesaplanması için analitik çözümlerle doğrulanmıştır. Daha sonra, Monte Carlo yönteminin yüzeyden yüzeye ışınımsal ısı transferi problemlerindeki doğruluğu, diyaframlı ve diyaframsız silindirik boşlukların yarı küresel yayılımı hesaplanarak değerlendirilmiştir. Geliştirilen yöntemin yayma, emme ve izotropik dağıtma davranışı gösteren gri katılımcı ortamlardaki doğruluğunu değerlendirmek için, kübik bir geometri, L-şekilli bir geometri ve bir eliptik geometri dahil olmak üzere farklı üç boyutlu geometriler incelenmiştir. Muhafaza sınırları boyunca yayılan ısı akısı için Monte Carlo tahminleri hesaplanmış ve önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Son olarak, Monte Carlo yöntemi (i) izotermal saf su buharı, (ii) izotermal ve homojen olmayan bir su buharı ve nitrojen karışımı içeren dikdörtgen bir muhafazaya uygulanmıştır. Gerçek gazların ışınımsal ısı transferindeki spectral bağımlı özelliklerini modelleyebilmek için istatistiksel dar bant modeli kullanılmıştır. Yüzey boyunca yayılan ısı akısı ve muhafaza boyunca yayılan ısı akısının sapması hesaplanmış ve referans çözümlere göre doğrulanmıştır. Monte Carlo yönteminin tahminleri, önceki çalışmalarla mükemmele yakın bir uyum sergilemekte ve mevcut yöntemin katılımcı ortamlarda ışınımsal ısı transferi analizi için doğru ve güvenilir olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
A Monte Carlo ray-tracing method is developed to solve radiative heat transfer in inhomogeneous participating media with three-dimensional complex enclosures. The study covers the application of the Monte Carlo method to view factor calculations, surface-to-surface heat exchange problems, and gray and non-gray participating media analysis. Firstly, the present method is validated against the analytical solutions to calculate the view factor of a simple cylindrical enclosure with varying height-radius ratios. Then, the accuracy of the Monte Carlo method in surface-to-surface radiative heat transfer problems is evaluated by calculating the hemispherical emittance of cylindrical cavities with and without diaphragm. In order to evaluate the accuracy of the developed method in emitting, absorbing, and isotropically scattering gray participating media, several three-dimensional geometries are examined, including a cubic enclosure, an L-shaped enclosure, and an elliptical enclosure. Monte Carlo predictions for radiative heat flux along the enclosure boundaries are calculated and compared with the previous studies. Finally, the Monte Carlo method is applied to a rectangular enclosure containing (i) isothermal pure water vapor, (ii) isothermal and an inhomogeneous mixture of water vapor and nitrogen. The statistical narrow band model is utilized to simulate the spectral-dependent properties of real gas in radiative heat transfer. Radiative heat flux across the surface and divergence of radiative heat flux along the enclosure is obtained and validated against the reference solutions. The predictions of the Monte Carlo method exhibit near-perfect agreement with previous studies, revealing that the present method is accurate and reliable for radiative heat transfer analysis in participating media.
Benzer Tezler
- Havuz kaynaması sırasında kabarcık oluşumunun sayısal yöntemle incelenmesi
Numerical study of bubble growth during nucleate pool boiling
MERT TÜRKELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL YALÇIN URALCAN
- Düşey levhalarda ısı iletkenliği düşük yatay kanatların doğal ısı taşınımına etkisi
Influence of horizontal fins with low thermal conductivity on natural convective heat transfer from vertical surfaces
NEDİM TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN F. GENCELİ
- Coupling of a radiation model with system model of bubbling fluidized bed combustors
Kabarcıklı akışkan yataklı yakıcıların sı̇stem modelı̇ ı̇le radyasyon modelı̇nı̇n bı̇rleştı̇rı̇lmesı̇
MEHMET SONER YAŞAR
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH
PROF. DR. NEVİN SELÇUK
- Mathematical modelling of radiative heat transfer in participating media
Işınım ısı transferinin katılımcı ortamda modellenmesi
HAKAN ERTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK ARINÇ
- Modeling of radiative heat transfer in strongly forward scattering media of bubbling fluidized bed combustor with and without recycle
Kuvvetli ileri saçınımlı ortam içeren geri çevrimli ve çevrimsiz kabarcıklı akışkan yataklı yakıcıda ışınım ısı aktarımının modellenmesi
ÖZGE ŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖRKEM KÜLAH
PROF. DR. NEVİN SELÇUK